引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较

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海河水利
+&)+


引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较


赵建东
!王立义


"天津市引滦工程管理处
!天津
!"#$%"#

摘要
$汽蚀对于水泵尤其是轴流泵是比较常见的
%针对引滦泵站的实际情况
!采取了多种不同汽蚀破坏的修复方案
%
通过分析比较
!得出各种方案的优缺点
!以采取相应的方法解决水泵汽蚀破坏问题
%
关键词
$泵站
&汽蚀
&修复
&方案
&比较
中图分类号
$
!"#$文献标识码
$
%文章编号
$
!""#$%&’(’’""&("#$""&$$"#


!前言

引滦工程全长
-#.
/0!自于桥水库以下有
#座
提升加压泵站
!共安装着
’1台机组
!其中
)2%3,+#
立式轴流泵
$-台
*$2%34,#.立式轴流泵
&台和
$.56789立式轴流泵
)6台%

由于轴流泵汽蚀性能相对较差
!汽蚀作用更为
显著
!在叶型汽蚀
*间隙汽蚀
*导叶汽蚀的共同作用
下!叶片和叶轮室使用周期较短
%引滦入津工程是专
门为天津市城市供水的
!泵站基本处于常年运行状
态!水泵的叶片和叶轮外壳经常出现蜂窝形带状和
环形的气蚀沟
!使水泵的叶轮和叶轮室的径向间隙
严重超过原机组设计要求
!造成水泵机组容积泄露
增大
*输水效率严重降低以及机组运行时很容易产
生振动问题
!对泵站机电设备完好率和机组的使用
寿命影响很大
%为此
!这些年先后采用了几种修复方
案!通过对比分析以期得出性价比较高的方案
%
"气蚀形成的原因及危害

气蚀又称空蚀
!是水利机械中的异常现象
!是由
于水的气化而引起的剥蚀作用
%水和气是可以互相
转化的
!转化的条件是温度与压力
%水在水泵流道内
流动
!流道内的水流压力是不断变化的
!在吸水口处
压力最低
!达到
&66)+66
00汞柱
!等达到了水在该
温度下的气化压力
!部分流道的水就开始气化
!气化
的结果是使水流中产生许多气泡
!气泡中充满了水
蒸气和由于进水口处产生的漩涡而夹带着大量气体
进入水泵叶轮室
!气泡随着水流的流动
!就会像无数
个弹头一样
!频率很高地连续不断击打叶片和叶轮

收稿日期
$’((&$(’$!(
作者简介
$赵建东
))*+&,(!男!工程师
!主要从事水利工程管理工作
%



外壳的金属表面
!金属表面逐渐疲劳而破坏
!同时在
气泡中还夹杂着一些活泼气体
!如氧气等
!借助气泡
凝结所释放的能量对金属表面产生化学腐蚀作用
%
产生气蚀的其他原因还有
$流道表面不光滑
!粗糙
!
叶轮淹没深度不够
!机

组长期在低水位输水运行
!前
池蓄水容积较小
!进水口处的水面有漩涡产生
!输水
运行条件复杂及土建
*机械设计不合理等许多因
素
!
使叶片和叶轮外壳出现气蚀现象
%总之
!汽蚀的产生
比较复杂
!需要进一步结合实际工程加强研究
%
#汽蚀修复方法介绍

引滦泵站水泵抗汽蚀性能都比较好
!安装也达
到了设计要求
%在
)**2年和
’666年分别由水利部
泵站测试中心进行了测试
!经对汽蚀产生的原因进
行分析
!发现主要是间隙汽蚀
%为此
!先后尝试了各
种方法
!现归纳起来主要有以下几种
%
#:)环氧树脂及其添加物修补法

其方法是对气蚀部位表面进行喷砂处理除锈或
用砂轮打磨进行表面除锈
!直到金属表面全露出金
属光泽
!根据气蚀表面大小及深度
!采用一定量的环
氧树脂按比例拌和填合物
!对其表面涂抹
!等环氧树
脂完全固化后
"一般
’.
;(!用靠模和砂轮机进行修
整!达到原部位的设计尺寸要求
!有条件时可上车床
车削加工
%

环氧树脂的填合物可以用二硫化钼
!氧化铝料
也可以用高标号水泥
%宜兴埠泵站和潮白河泵站都
采用过此种方法
%如!大张庄泵站
)号机运行
.
’*2
台时以后
!!*21年
&月进行解体大修
!发现在叶轮
室和叶片存在轻度气蚀现象
!采用环氧树脂进行气
蚀修复
&经过
)’
262台时的运行
!!**&年再一次对



)"/)
赵建东
!王立义
(引滦泵站水泵气蚀破坏的修复方案比较
&%%"年
,月


!号机组进行解体大修
!发现气蚀非常严重
!环氧树
脂涂层已经脱离了金属表面
!叶轮室出现了深达
!"
##
"叶轮外壳最薄处只有
$"
##厚#$宽度在
%"&
##的蜂窝状圆周气蚀带
!在叶片上出现了深度达
’&
##的蜂窝状气蚀带
%由此可见
!环氧树脂修复的
气蚀极易脱落
!寿命太短
%
()’不锈钢焊条修复法

对于气蚀比较严重
$面积比较大并且深度较大
的部位
!最好采用不锈钢焊条堆焊法
%

在破坏区域补焊前
!首先对侵蚀区域进行仔细
打磨
!这一道工序很重要
%打磨过深
!增加焊接工作
量和费用
&打磨太浅
!影响焊接质量
%堆焊不锈钢必
须用直流电焊机
!用奥
!&’$!&*$%%’$%(’不锈钢焊
条以及进口的
%+!+系列或
’"!’&系列的不锈钢焊
条进行堆焊
!才可能保证很高的抗气蚀稳定性
!但价
格高
$费用大
%目前
!大都采用高铬锰耐气蚀堆焊条
堆
’**$’*,!它是低氢型药皮的堆焊电焊条
!采用直
流电源
!焊接后焊缝富有弹性
!并具有

良好的抗裂性
能%但是
!焊接前必须对气蚀部位进行预热
%实践证
明!在低温下进行堆焊应力大
!变形大
!容易发生裂
纹!所以必须将叶轮室进行整体预热
!因叶轮室尺寸
太大难以进行整体预热
!则应设法把周围环境的温
度提高到

’&
"以上
!而避免在室温
%"
"以下进行
焊接
%因为电焊机所产生的电弧最高温度可达
"
&&&
"!焊条融化成铁水的温度在
%
"&&
"!叶轮外
壳在焊接修补过程中
!局部温度过高极易发生变形
!
在一般情况下要完全控制变形量非常困难
!而处理对
象叶轮室和叶片的几何尺寸精度要求又很高
!哪怕一
点点的变化都能改变水的流态
!使输水量大打折扣
%
另一方面
!由于不锈钢焊条主要成分是铁元素
!铁元
素抗气蚀的性能很低
!水泵的叶轮
$叶轮室经过一段
时间运行后还会产生气蚀
%对水泵机组长时间抗气蚀
效果也不十分理想
%
()(镶嵌奥式体不锈钢衬板抵御气蚀法

此种方法是将叶轮外壳整体上机床对其容易产
生气蚀的部位进行车削
!把不锈钢衬板镶嵌在车削
的槽内
!并焊接牢固
!再上车床机械加工
!使其达到
所需要的尺寸精度
%或者在大泵制作时就将叶轮室
内镶入不锈钢衬板
%这种做法技术工艺要求较高
!必
须到有加工技术能力的厂家进行
%目前
!潮白河泵站
"号机运行
-%,.台时的叶轮室就是用此种方法修
复的
%

此种方法除工艺水平要求高外
!还要对气蚀的
部位找准
!特别是新制造的叶轮室尤其重要
!否则一

点点疏忽将造成重大的经济损失
%如!尔王庄暗渠泵
站
#$.*年改造时
!全部安装无锡水泵厂制造的镶嵌
不锈钢衬板的叶轮室
!由于气蚀部位不准确
!不锈钢
衬板偏离了气蚀中心带
!只运行了两年多
!到
/&&&
年
(月运行
%%
&*")*台时就发现
,号机组响声异
常!停车检查发现不锈钢衬板边沿气蚀形成了一个
深
%&!/&
##$宽
%&0/&
##的气蚀槽
!不锈钢衬板
被涮空了
!致使不锈钢衬板裂缝
$脱落
%幸亏运行工
人及时停车
!否则将酿成重大设备损坏事故
%因为是
设计缺陷
!#%台大泵运行台时最多的是
,号机组
%%
&*")*台时
!最少的是
(号机组
-.*/)%台时
%为
此!不得不全部返回无锡水泵厂翻修改造
!这一时期
给正常输水带来极大困难
%
#%台大泵叶轮室全部翻
修!经济损失数十万元
%
()-柔软陶瓷
12$32复合材料修复法

柔软陶瓷复合材料
!是高分子聚合物
$陶瓷粉末
和弹性材料等材料的复合物
%

操作过程是
!首先对叶
片和叶轮外壳气蚀部位表面进行喷砂处理或砂轮机
打磨表面处理
!使其金属表面全部露出金属灰白色
光泽
%然后
!根据气蚀的情况选定用量
!充分拌合均
匀所需柔软陶瓷
12复合材料
!对其气蚀表面进行
涂抹
!使其充分进入气蚀蜂窝孔中
!等柔软陶瓷复合
材料初步固化后
"-4’!再对其气蚀表面进行第二遍
涂抹固化后
"/-4
’!用靠模和砂轮机进行修整
!有条
件可上车床车削加工
!加工到原部位的设计尺寸还
差
&)%!&)"
##时!根据情况选定用量
!充分拌合均
匀所需柔软陶瓷
32复合材料
!对其气蚀表面进行
涂抹
!达到原部位的设计尺寸要求
%


#$."年
*月在大张庄泵站
%号机组解体大修
过程中
!采用柔软陶瓷
12$32复合材料
!对水泵机
组叶片和叶轮外壳气蚀部位进行了修复
!效果比较
理想
!应积极推广应用
%
$)"叶轮和叶轮室用不锈钢材料制作法

尔王庄暗渠泵站
%&台机组
#$.+年投入运行采
用镶嵌不锈钢板的方法对汽蚀破坏区进行了修复
!
但是到
/&&&年出现了钢板撕裂
$叶轮扫堂的现象
!
迫使机组停机
%经技术人员现场分析
!认为修补的气
蚀带宽度不够
!所用不锈钢材料及焊接温度处理不
妥!造成上述问题
%鉴于尔王庄暗渠泵站
/-4都不
能停机的现状
!采取了用不锈钢整体浇注叶轮和叶
轮室方法
!经过
/&&/$/&&$和
/&&-年
$年的解体检
修检验
!基本无汽蚀情况
%因此
!对于特别重要的泵
站!在排除设计因素的前提下
!采用此方法效果比较
好%"下转第
,/页’



,-",
海河水利
$%%!年
-月


据和相关法律等
&


!!"通过机制创新
#以市场机制确保文献数字化
工作可持续发展
&一是文献数字化工作由海委指导
%
通过龙网公司管理
#使技术
%人员
%资金得到保证
&海
委文献数字化工作主要是在海委指导下
#通过适当
补助启动资金
#全面委托龙网公司进行管理
%推广和
市场运作
#以收取的费用反过来继续推进文献数字
化工作
#从而实现文献数字化的可持续发展
&二是数
字化工作用公司机制来考核
#避免人浮于事
%效率低
下和后劲不足现象的发生
&海委文献数字化建设工
作#周有周计划
%月有月计划
%年有年计划
#周末
%月
尾%年终龙网公司按海委文献数字化建设质量要求
和制订的计划进行考核
#作到奖惩分明
&三是数字化
文献成果用市场机制来推广
&在信息服务方面
#采取
形式多样的服务方式

&如#无偿服务和有偿使用相结
合#自建和引进相结合
#会员制
%包库使用和按条计
费等多种服务方式
&同时
#为保证建设方和用户的双
方权益
#还与用户签订
’信息服务协议
(&
"&"基本经验


!""领导重视是搞好文献数字化的关键
&汪恕诚
部长指出
$’水利信息化是水利现代化的基础和重要
标志
&在水利现代化建设中
#必须大力推进水利信息
化进程
&(海委的水利文献数字化建设一直得到各级
领导以及各兄弟单位的关心
%支持与指导
&海委领导
高度重视水利文献
数字化建设
#在人
%财和物等方面
给予充分扶持
#保证了各项工作的顺利开展
&


!#"将文献数字化工作纳入海委信息化建设的重
点工作中
#避免了重复建设
#实现了信息共享和标准
化&进入新世纪
#海委确定了
’以数字海河流域为中

心#全面带动海委各项工作上水平
(的工作思路
#将
文献数字化纳入了
’数字流域
(总体规划和建设中
&
按照委信息化建设的要求
%思路和标准来实现文献
数字化
#根本上保证了技术的先进性
%标准的统一性
和数据的共享性
&

尽管海委水信息库和水信息网从开通到现在时
间不长
#但其产生的效益尤其是对委机关信息化建
设的助推作用十分显著
&一是在委机关营造了强烈
的’信息文化
(氛围
#大大强化了海委职工乃至职工
家属的网络和信息意识
)二是水信息网和水利数据
库中大量有价值的信息为广大职工的工作提供了快
捷方便的条件
&如#海委组织编写流域
’十五
(规划
%
流域水资源规划和流域防洪规划时
#很多有用的信
息和材料都来自水信息网和水利数据库
&
"几点建议

海委水利文献数据化建设刚刚起步
#还需要我们
不断去探索和实践
#以便为水利行业提供更好的信息
服务
&为了更好地做好水利文献数据化建设工作
#建
议如下
$一是进一步拓宽信息服务内容与范围
#多方
筹措资金
#加大水利文献数据化建设力度
&二是充分
利用网络优势
#促进海委系统内部信息的共享
#增强
各信息部门的协调性和一致性
#提高工作效率和管理
水平
&三是全国水利数字化图书馆建设
#应采取分工
合作的方式进行
#不搞重复建设
#因而可以支持具有
一定基础的单位率先建设具有特色的专题数据库
&

参考文献
$


*"+李荣霞
&海委水信息网馆藏数据库的使用方法及应用
*’+&
海河水利
#"()*#!+",
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!


!上接第
!"页"
!几种方案优劣综合比较
以上几种方案在引滦泵站先后均采用过
#经过
技术性能分析比较发现
#上述方案各有优缺点
$

环氧树脂及其添加物修补法操作简单
%价格
低廉
#但是脆性大
%抗高频冲击性能差
%抗剥离的
强度低等
#适宜用于小面积的
%浅层次的气蚀破
坏&

不锈钢焊条修复气蚀法工艺简单
#抗气蚀稳定
性高
#但价格高
%费用大
#适宜用于小面积的
%浅层次
的气蚀破坏
&

镶嵌奥式体不锈钢衬板抵御气蚀的方法工艺较
复杂
#抗汽蚀性能较好
#但工艺要求高
#费用也较高
#

适宜比较重要的泵站采用
&

柔软陶瓷
#$%%$复合材料修复法工艺简单
#抗
汽蚀性能较
好
#费用较低
#建议采用
&

整体用不锈钢浇注法
#抗汽蚀性能好
#但费用昂
贵#建议在特别重要的泵站采用
&